Po vrtanju vodnjaka v ohlapna peščena tla se začne faza krepitve ohišnih cevi. Hkrati je treba prtljažnik zaščititi pred poškodbami, agresivno podtalnico, korozijo in drugimi negativnimi pojavi. To je postopek, kot je cementiranje vrtin.
Precej težko je samostojno opraviti cementiranje, vendar je možno, če imate znanje o tehnologiji dogodka. Povedali vam bomo, zakaj je potrebno cementiranje in na kaj morate biti pozorni pri opravljanju del. Za jasnost gradivo vsebuje tematske fotografije in videoposnetke.
Zakaj cementirati vodnjak?
Cementiranje vrtin je postopek, ki sledi takoj po zaključku vrtalnih postopkov. Postopek cementiranja je sestavljen iz dejstva, da se v obročasto ali obročasto vnese cementna kaša (če je ohišje položeno v širšo polietilensko cev), ki se s časom strdi in tvori monolitno vrtino.
Cementna malta se v tem primeru imenuje "fugiranje", sam postopek pa "zamašitev". Zapleten inženirski postopek, imenovan tehnologija cementiranja, zahteva nekaj znanja in posebno opremo.
V večini primerov je mogoče vodne vire tamponirati z lastnimi rokami, kar je veliko ceneje kot privabiti strokovnjake.
Cementiranje vrtin je niz ukrepov, namenjenih krepitvi obroča in ohišju pred uničevalnim bočnim pritiskom kamnin in vplivom podzemne vode
Pravilno izvedeno priključitev vodnjakov v vodo prispeva k:
- zagotavljanje trdnosti konstrukcije vrtine;
- dobro zaščito pred podzemnimi in visokimi vodami;
- krepitev ohišja in zaščita pred korozijo;
- podaljšajte življenjsko dobo vodnega vira;
- odpravljanje velikih pora, praznin, vrzeli, skozi katere lahko nezaželeni delci vstopijo v vodonosnik;
- premik tekočine za vrtanje s cementom, če je bil prvi uporabljen med vrtanjem.
Kakovost proizvedene vode in obratovalne lastnosti vodnjaka bodo odvisne od tega, kako dobro se izvaja cementiranje. Cementiranje poteka tudi za zapuščene vrtine, ki jih ne bo več izkoriščati.
Galerija slik
Fotografija s
Cementiranje grma za vodno vrtino
Cementiranje v nepovezanih tleh
Cementacija kot protipoplavna zaščita
Tamponiranje starega vodnjaka
Stopnje cementiranja vodnega vira
Celoten postopek cementiranja je sestavljen iz več stopenj, od katerih ima vsaka svoje odtenke:
- Priprava malte za fugiranje za zapolnitev odprtine.
- Dobava pripravljenega cementa v vodnjak.
- Vbrizgavanje malte za fugiranje v zadnjik.
- Obdobje utrjevanja cementne malte.
- Nadzor kakovosti cementiranja.
Vsaka stopnja zahteva uporabo določenih orodij in posebne opreme. Izračune potrebnih materialov je najbolje narediti pred začetkom fugiranja, ker postopek vstavljanja mora trajati nenehno in če na primer nimate dovolj cementne malte, bo to negativno vplivalo na kakovost cementiranja. Podrobneje bomo razmislili o najpomembnejših fazah.
V redkih primerih vodonosniki ne potrebujejo cementiranja, govorimo o vodnjakih, katerih celotna globina prehaja v gostih ilovnatih tleh
Faza številka 1 - priprava opreme
Vsa dela na cementiranju vodonosnikov je treba izvajati strogo v skladu s tehničnimi zahtevami, katerih kršitev bo privedla do nekvalitetnega cementiranja.
Ko se lotite zamašitve vrtine, morate vedeti, da gre za nepopravljiv postopek, po vložitvi raztopine v odprtino vrtine ni mogoče ničesar popraviti, zato je treba k pripravi, in sicer pripravi malte za cementiranje in izbiri opreme, pristopiti čim bolj odgovorno!
Najlažji in najučinkovitejši način je najem opreme na platformi vozila. Takšen kompleks bo lahko pripravil cementno malto in jo pod tlakom črpal v vodnjak, močan avtomobilski motor pa je vir energije za opremo.
Če ni mogoče uporabljati enot na osnovi posebnega vozila, boste potrebovali:
- mešalnik za pripravo cementne malte;
- visokotlačna črpalka, črpanje raztopine v vodnjak;
- cementna glava za vbrizgavanje raztopine v vrtino;
- polnilni čepi (količina je odvisna od načina cementiranja);
- razna majhna oprema (cevi, merilni rezervoarji).
Kot cev mnogi strokovnjaki priporočajo uporabo prožne požarne cevi namesto tradicionalnih HDPE cevi s premerom 32 cm. Je ravna in popolnoma prehaja v zadnjik, kar zagotavlja učinkovit pretok rešitve.
Oprema za cementiranje je velika in potrebuje močan vir energije, kot so kompresor, generator, nemoten dostop do električnega omrežja
Faza številka 2 - priprava raztopine
Cementna kaša za cementiranje vrtine mora izpolnjevati številne zahteve in imeti:
- visoke lepilne lastnosti s površinami katere koli vrste;
- visoka trdnost po strjevanju, odpornost na mehanske obremenitve;
- duktilnost in dobra pretočnost za zapolnitev vseh razpok in praznin;
- kemična nevtralnost glede na zamašene plasti tal;
- odpornost na erozijo s podzemno vodo;
- pomanjkanje krčenja med utrjevanjem.
Tudi raztopina mora imeti takšno konsistenco, da se lahko brez težav dostavi v jamico in vbrizga. Raztopina mora biti dobro izprana, ne sme biti kemično agresivna in imeti najmanjši koeficient izgube med prevozom v vodnjak.
Uporabljena cementna kaša mora imeti dovolj tekočo strukturo za črpanje s pomočjo injekcijske opreme, hkrati pa mora imeti visoke trdnostne lastnosti
Postopek priprave cementne malte za zamašitev je sestavljen iz enakomernega mešanja sestavnih delov, ki mu sledi vlivanje vode s posebnimi dodatki, predhodno raztopljenimi v njej.
Najpreprostejše rešitve, ki jih lahko pripravite sami, so:
- Portland cement + kremenčev pesek (1: 1) + posebni dodatki in voda, dokler ne dobimo želene konsistence. Takšna raztopina ima nizko gostoto, njena priprava pa je težka, ker pesek, vključen v sestavo, pogosto obori in uporaba raztopine postane nemogoča.
- Portland cement + barit (1.1: 1) + posebni dodatki in voda. Pomanjkljivost te rešitve je njegova nizka trdnost.
- Portland cement + polnilo. Azbest (na peščenih tleh) se vlaknasti materiali uporabljajo kot polnilo.
Za pripravo cementne mešanice je najbolje uporabiti fugiranje Portland cementa, ki je vrsta cementa, ki temelji na silikatih.
Takšen cement je seveda dražji od navadnega Portland cementa, vendar so njegove trdnostne lastnosti veliko višje od običajnih. Barit je težek mineral, ki poveča gostoto raztopine.Barite je mogoče kupiti v strojni trgovini, ki prodaja razsuti gradbeni material.
S posebnimi dodatki, ki so del cementnih malt, razumemo različne snovi, ki raztopini dajejo posebne lastnosti.
Tej vključujejo:
- nastavitev pospeševalnikov cement (kalcijev klorid, soda pepel, pepeliko), ki se uporablja, če se cementiranje pojavi pri temperaturi pod +5 stopinj;
- nastavitev zaviralcevuporablja se za preprečevanje hitrega utrjevanja (to so kalcijevi ali natrijevi kloridi, natrijev nitrit itd.);
- mehčalci za optimalno viskoznost (polimerni modifikatorji);
- aditivi, odporni proti zmrzali (organosilicijeve spojine, skupaj s plastifikatorji);
- aditivi, ki absorbirajo vlago (snovi, pridobljene iz spojin, ki spadajo v skupine sladkorne, citronske, vinske in tetraoksadipinske kisline) itd.
V vodi se zmešajo posebni dodatki, ki se kasneje uporabljajo za pripravo malte za fugiranje. Raztopino zmešajte s pomočjo posebnih strojev - mešalnikov. Včasih je ročno gnetenje dovoljeno, vendar zahteva nekaj spretnosti in veliko dela.
Cementni kamen, ki se tvori med utrjevanjem Portland cementa, ima visoke trdnostne lastnosti, vzdrži obremenitve, mehanske in fizikalne učinke.
Faza številka 3 - vlivanje raztopine v jamico
Glavne metode cementiranja vrtin so:
- trdna ali enostopenjska;
- dvostopenjska;
- manšeta;
- nasprotno.
Vsi načini cementiranja vodnjakov temeljijo na enem načelu - črpanje fugirne mase v zadnjik. Hkrati je izbira tehnologije cementiranja odvisna od posebnih pogojev: vrste tal, globine vrtine, materiala plašča, podnebnih in hidrogeoloških razmer na območju.
Izbrana tehnologija za priključitev vodnjaka v vodo mora zagotavljati:
- napolnite raztopino s celotno poravnavo vrtine do celotne globine;
- popolnoma izpodrijte tekočino za izpiranje (če obstaja);
- ustvarjanje visoko trdnega cementnega kamna, odpornega na fizične, mehanske in kemične vplive;
- visoka stopnja oprijema na talne stene vodnjaka, ohišje cevi.
Za globoke vrtine se uporablja segmentno cementiranje, tj. naenkrat ne cementiramo celotnega stebla jamice, temveč le njegove posamezne segmente.
Ta postopek je zelo zapleten in praksa kaže, da ga je skoraj nemogoče izvesti sam. Zato podrobneje razmislimo o tehnologiji enostopenjskega in dvostopenjskega cementiranja.
Enojno ali kontinuirano cementiranje
Ta metoda se najpogosteje uporablja za cementiranje domačih vodonosnikov. Med izvajanjem se cementna raztopina črpa v odprtino.
Raztopina se črpa pod tlakom z uporabo opreme, ki je nameščena na ploščadi posebnega vozila ali v mirovanju v bližini vodnjaka. Cementarna malta se pod lastno težo premakne na podlago "čevlja", napolni vse obročate votline.
Dela na enostopenjskem cementiranju potekajo v enem ciklu brez prekinitev, zato je treba skrbeti za zadostno količino malte za fugiranje
Pred začetkom cementiranja se vodnjak izplakne, nato pa se vstavi spodnji čep, ki bo deloval kot omejevalnik. Betonska črpalka se vklopi in začne se črpati raztopina za čep, pod katero se plutovina spušča, dokler ne doseže "čevlja" ohišja.
Po vbrizganju malte je nameščen zgornji čep in cementna mešanica se začne strjevati, dokler zgornji čep ne oprime spodnjega. To bo pomenilo, da je rešitev zapolnila celotno razveljavitev. Stiskanje se izvede z vibropresom s črpanjem malte s betonsko črpalko.
Cementirano jamico pustimo 36-48 ur v mirovanju za popolno strjevanje raztopine. Ta metoda je primerna samo za plitva, tudi v konfiguracijskih vrtinah. Pomanjkljivost te metode je nezmožnost sledenja trenutka, ko je cementna kaša dosegla dno vodnjaka.
Dvostopenjski sistem za nanašanje
Ta metoda cementiranja je bila razvita za vrtine naftne industrije. Zaradi dejstva, da zahteva uporabo resne industrijske opreme (močna betonska črpalka), se ne uporablja pogosto pri gradnji vodnjakov. Dvostopenjsko cementiranje se uporablja v naslednjih primerih:
- cementna malta se postavi tako hitro, da cementiranja ni mogoče dokončati v enem ciklu;
- kadar želite v kolobarju izpostaviti dva odseka, ki sta ločena s pomembno razdaljo;
- z veliko globino vodnjaka, ko je nemogoče izvesti delo v enem ciklu.
V drugih primerih je uporaba dvostopenjske metode zaradi dolžine postopka in ekonomskih kazalcev nepraktična.
Dvostopenjsko cementiranje je daljše, saj se druga faza začne po strjevanju cementne kaše prve stopnje
Načelo dvostopenjskega cementiranja temelji na dejstvu, da se cement črpa v odprtino v dveh stopnjah.
Prvi del fugirne mase se naloži in stisne. Spusti se spodnji čep, ki z delovanjem raztopine čep pade na dno. Drugi del raztopine se črpa v 12-36 urah po končnem utrjevanju prvega dela.
V praksi globokega vrtanja arteških vrtin ob prisotnosti absorpcijskih formacij v zgornjem delu geološkega odseka in v drugih primerih se uporablja dvostopenjsko cementiranje
Uporaba metode manšete
Ta metoda cementiranja se uporablja, če je treba okrepiti le vrh vodnjaka. V tem primeru bo prvotna naloga določiti stopnjo, do katere se bo izvajalo cementiranje.
Nivo se opazi na ohišju z namestitvijo posebne manšete. Spodnji del poravnave je zanesljivo zaščiten z manšeto pred prodiranjem vtične raztopine.
Raztopino črpamo na popolnoma enak način kot pri enostopenjskem cementiranju. Metoda manšete se uporablja, če se zgornji del vodnjaka nahaja na peščenih tleh, spodnji pa na glinastih tleh. To je dovolj redko, zato ta metoda ni našla široke uporabe.
Postopek tvorjenja cementnega kamna
Proces nastanka cementnega kamna se začne takoj po vbrizganju raztopine čepa in traja od 12 do 36 ur. Glavni dejavniki, ki vplivajo na trajanje strjevanja malte na stanje cementnega kamna:
- lastnosti komponent, ki sestavljajo raztopino;
- tla, material za ohišje;
- hidrogeološke in podnebne razmere na lokaciji;
- gostota vbrizgavanja, pravilno izvajanje postopka vtikača.
V obdobju strjevanja je treba vrtino pustiti v mirovanju. Za oceno kakovosti cementacije je prepovedano uporabljati kable, žice in žice to lahko poruši celovitost dobljenega cementnega kamna.
Če ne veste, koliko časa traja, da se cementna malta popolnoma nastavi, počakajte tri dni in nadaljujte s kontrolnimi meritvami.
Ocenjevanje kakovosti cementiranja
Omeniti velja: kljub dejstvu, da je ocena kakovosti cementacije vodonosnikov zelo pomembna faza, je nemogoče izvesti sami.
Za njegovo izvajanje je potrebna posebna laboratorijska oprema, kar je zelo redko celo za organizacije, ki se ukvarjajo s vrtanjem.
Če še vedno ocenite opravljeno priključitev, lahko storitev nadzora kakovosti naročite na enega od treh načinov:
- akustična, ki temelji na tapkanju sten ohišja, ki mu sledi obdelava podatkov z računalniškimi programi;
- radiološki pri merjenju z radijskimi napravami;
- termični, ki temelji na načelu merjenja sproščene toplote med utrjevanjem cementne malte.
Doma lahko uporabite poenostavljeno termično metodo z merjenjem temperature na stenah vodnjaka. Ko postane enaka temperaturi zunanjega zraka in postane 0,5-1,5 stopinj nižja, potem lahko govorimo o popolnem strjevanju. Vendar pa je tudi po tem priporočljivo počakati 2-3 dni in šele nato spraviti vodnjak v obratovanje.
Po zaključku preskusa se vodnjak očisti iz cementne kaše s pomočjo dušilca. Nato se opravi preskus tesnjenja, za katerega se 30 minut črpa voda z visokim tlakom v cev za vrtino. Kriterij tesnosti bo padec tlaka približno 0,3-0,5 MPa. Vodnjak je zdaj popolnoma pripravljen za uporabo.
Tesnost vtikača povečuje obremenitev vodnjaka, povečuje življenjsko dobo nizov ohišja, ščiti jih pred korozijo, pa tudi sam vodni vir
V spodnjih videoposnetkih govorimo o vrtinah v naftni in plinski industriji, vendar je načelo proizvodne tehnologije enako kot za vodonosnike.
Enostopenjski postopek cementiranja:
Specifikacije proizvodnje cementa za manšete:
Tehnološke značilnosti dvostopenjskega cementiranja:
Cementiranje je zapleten postopek, ki zahteva uporabo specializirane opreme. Vendar to ne pomeni, da ga je nemogoče izvesti sami. Po izbiri in pravilni pripravi malte za fugiranje z uporabo minimalnega nabora agregatov je povsem mogoče sami obvladati delo.
V vsakem primeru delovanje vodnjaka brez cementiranja vodnjaka ne bo dolgo, stroški vrtanja novega vodnega vira pa ne bodo nič manjši.
Če imate po preučevanju gradiva še vedno vprašanja, kako pravilno cementirati vrtino po vrtanju, ali imate dragoceno znanje o tem vprašanju, prosimo, pustite svoje komentarje v spodnjem bloku.